JP4324353B2 - 変速装置、画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力軸の回転を、中間ローラを介して、出力軸に伝達するフリクション方式の変速装置に関するものである。例えば、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置の感光体ドラム、転写ベルト、定着装置、フラットベッド方式のスキャナー用キャリッジ等の主走査駆動装置として用いることができる変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の変速装置の一例を図１０及び図１１に示す。
図１０及び図１１に示すように、この変速装置の入力軸としての第１の回転軸１は、第１保持部材１１に回転自在に軸支されている。この第１の回転軸１は、図示しない駆動源としてのモータ等により、図１０において時計方向に駆動回転される。また、この第１の回転軸１の端部には、中心ローラ１ａが共軸一体に設けられている。
一方、この変速装置の出力軸としての第２の回転軸６は、本体ケース１０に回転自在に軸支されている。この第２の回転軸６の端部には、フランジ状に形成された外輪６ａが共軸一体に設けられている。この外輪６ａの内側には、その内周面と上記中心ローラ１ａの外周面とにより、リング状の空間（環状空間）が形成されている。
この環状空間には、３個の中間ローラ２，３，４が、それぞれ回転自在に配設されている。各中間ローラ２，３，４は、上記第１保持部材１１と、これに対向するようにボス１３により固定された第２保持部材１２とで枢支された支軸２ａ，３ａ，４ａに、ベアリング５を介して、それぞれ軸支されている。また、各中間ローラ２，３，４は、それぞれの外周面が、上記中心ローラ１ａの外周面及び上記外輪６ａの内周面に接触するように配置されている。更に、各中間ローラのうちの１個の中間ローラ４の支軸４ａは、上記第１保持部材１１及び第２保持部材１２に形成された長穴状の案内溝７に沿って移動可能となるように構成されている。支軸４ａの移動方向は、支軸４ａの中心Ｏと中間ローラ４と中心ローラ１ａとの接点ａとを結ぶ線分Ａと、中心Ｏと中間ローラ４と外輪６ａとの接点ｂとを結ぶ線分Ｂとが成す角度θの２等分割線Ｃの方向に設定されている（図１０）。また、この支軸４ａには、上記線分Ａ、Ｂにより形成される角度の大きい側から、押圧部材８を介して、圧縮ばね９により押圧力が付勢されている。この押圧力によって支軸４ａが２等分割線Ｃの方向に移動することにより、中間ローラ４の外周面が、上記中心ローラ１ａの外周面及び上記外輪６ａの内周面に当接するようになる。このように中間ローラ４の外周面が、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に当接した状態で、上記第１の回転軸１が図１０において時計方向に回転すると、中間ローラ４が上記環状空間に食い込む方向に変位する。この中間ローラ４の変位により、中間ローラ４の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に強く圧接するようになり、上記接点ａ，ｂに生じる摩擦力によって、上記第２の回転軸６が反時計方向に減速回転される。この第２の回転軸６と上記第１の回転軸１との減速比は、上記中心ローラ１ａの外周面の径と、上記外輪６ａの内周面の径との比によって決まる。このように構成された変速装置は、これを使用する装置（例えば、複写機やプリンタ等）の本体フレーム４３に、ねじ４２により固定される。
【０００３】
なお、ここでは、第１の回転軸１により第２の回転軸６を減速回転させる減速機としての変速装置を示したが、この変速装置は、第２の回転軸６を入力軸とし、第１の回転軸１を出力軸とすることで、増速機としても機能する。このような変速装置としては、例えば、特開平１０−２８１２４８号公報、特開平１０−３２５４４９号公報等の「摩擦ローラ式変速機」が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のような構成の変速装置においては、上記中心ローラ１ａ及び上記外輪６ａと、上記中間ローラ２，３，４との接触面の、少なくとも一方の接触面を弾性体で構成することが好ましい。これにより、中間ローラ２，３，４の外周面が、中心ローラ１ａの外周面、及び外輪６ａの内周面に対して弾力的に接触するようになる。このローラ同士の少なくとも一方の接触面を弾性体で構成したフリクション方式の変速装置は、金属ローラ同士が接触回転する構成のトラクション方式の変速装置に比べ、その駆動回転時における騒音の発生が少ないという利点がある。また、フリクション方式の変速装置では、ローラ同士が弾性体の摩擦力により接触回転されるので、その出力軸に掛かる負荷が小さい場合でも、入力軸のトルクを出力軸に確実に伝達できるようになる。このように出力軸に掛かる負荷が小さい場合、トラクション方式の変速装置では、金属ローラ同士の接触面でスリップが発生し易く、動作が不安定になることがある。従って、上記フリクション方式の変速装置を、上記感光体ドラム、転写ベルト、定着装置等の駆動装置として使用することで、高品質な画像形成ができる低騒音の画像形成装置を提供できるようになる。
【０００５】
ところが、上記フリクション方式の変速装置においては、長期間停止した状態に置かれると、そのローラ同士の少なくとも一方の接触面を構成している弾性体の接触部が、ローラ同士の接触圧によってクリープ変形することがある。このため、このフリクション方式の変速装置では、その駆動回転時に上記クリープ変形に因る角速度変動が生じて、その入力軸の回転運動（所望の角速度に対する実速度）を出力軸に正確に伝達できなくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。その目的とするところは、ローラの接触面を構成している弾性体の接触圧によるクリープ変形を防止して、入力軸の回転運動を出力軸に正確に伝達することができる変速装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、正逆回転自在に軸支された第１の回転軸に共軸一体に設けられた中心ローラと、
正逆回転自在に軸支された第２の回転軸に共軸一体に設けられた外輪と、
上記中心ローラの外周面と上記外輪の内周面とで形成される環状空間に回転自在に配設された少なくとも１個の中間ローラとを備え、
上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の一方の回転が、上記中間ローラを介して他方の回転軸に伝達されるように構成された変速装置において、上記中間ローラを弾性体で形成するとともに、該中間ローラと同軸上でスラスト方向移動自在であり、かつ該中間ローラに対する係合によって該中間ローラの外径を膨張させることが可能な係合部材を設け、該係合部材のスラスト方向の位置によって、上記中間ローラが、上記中心ローラ及び上記外輪と駆動伝達可能に接触する状態と、上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方から離間する状態とを選択的に取り得るように構成し、上記中間ローラが上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方から離間する状態をとるスラスト方向の位置へ向けて上記係合部材を常時付勢する付勢手段と、上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の周面に設けられた係合部と、該係合部が係合するカム溝部を有し、かつ該係合部が設けられた回転軸に沿ってスラスト方向に移動可能な移動部材とを用いて、上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の正逆回転により、上記付勢手段の付勢とは逆の向きや付勢と同じ向きに該移動部材の移動に追従させて上記係合部材を移動させる移動手段とを設け、上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の正回転時に、上記移動手段で、上記付勢手段の付勢に抗して付勢とは逆の向きに上記係合部材を移動させて、上記中間ローラを、上記中心ローラ及び上記外輪と駆動伝達可能に接触させ、上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の逆回転時に、上記移動手段で、上記付勢手段の付勢と同じ向きに上記係合部材を移動させて、上記中間ローラを、上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方から離間させることを特徴とするものである。
この変速装置においては、上記係合部材の移動により、上記中間ローラの外周面が、上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方の面に対して接離される。例えば、上記第１の回転軸の正回転時には、上記中間ローラの外周面が上記中心ローラの外周面及び上記外輪の内周面に接触した状態になる。また、この第１の回転軸の停止時には、上記中間ローラの外周面が、上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方から離間した状態となる。このように、この変速装置においては、停止時にローラ同士が離間されるので、長期間停止した状態に置かれても、上記弾性体の接触部がクリープ変形を起こすことがない。従って、この変速装置では、その駆動回転時の上記弾性体の接触部のクリープ変形に因る角速度変動がなく、その入力軸の回転運動が出力軸に正確に伝達されるようになる。
請求項２の発明は、請求項１の変速装置において、上記係合部材は外周面がテーパ形状であり、上記中間ローラは、上記係合部材が嵌合することにより外周面の外径が膨張し、該係合部材が離脱することにより外周面の外径が収縮する形状の嵌合孔を有していることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載の変速装置において、上記中間ローラは外周面がテーパ形状で、且つ内周面もテーパ形状であり、上記係合部材の嵌合時に、該外周面の外径が膨張することにより上記中心ローラ及び上記外輪と線接触することを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１の変速装置において、上記係合部材は上記中間ローラを押圧する押圧部を有し、上記中間ローラは、上記押圧部により押圧されることにより外周面の外径が膨張した状態と、該押圧部による押圧が解除されることにより外周面の外径が収縮した状態とに弾性変形することを特徴とするものである。
請求項５の発明は、回転体を回転駆動するための変速手段を備えた画像形成装置において、上記変速手段として、請求項１、２、３又は４の変速装置を用いることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した変速装置の実施形態について説明する。図１に、本実施形態に係る変速装置が搭載される画像形成装置としての電子写真方式のカラー複写機（以下、「複写機」という）の概略構成を示す。図２に、この複写機における画像形成部の構成を示す。この複写機は、いわゆるタンデム型の中間転写方式の画像形成装置である。
【０００９】
この複写機は、図示しない画像読取部から画像情報である画像データを受け取って画像形成処理を行う。この複写機には、図１及び図２に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用の４個の回転体としての潜像担持体である感光体ドラム１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｂｋが並設されている。これら４個の感光体ドラムは、駆動ローラ２０１及び従動ローラ２０２に張架された無端ベルト状の中間転写ベルト２００に接触するように、そのベルト移動方向に沿って並んで配置されている。また、各感光体ドラムの周りには、図示しない帯電器、各色対応の現像装置、クリーニング装置、除電ランプ等の電子写真プロセス用の作像機器がプロセス順にそれぞれ配設されている。
【００１０】
この複写機でフルカラー画像を形成する場合は、まず、感光体ドラム１００Ｙ上に、上記作像機器によりＹトナー像を形成する。このＹトナー像は、感光体ドラム１００Ｙの回転に伴い、感光体ドラム１００Ｙと中間転写ベルト２００とが接触する１次転写位置に搬送される。この１次転写位置では、中間転写ベルト２００の裏面に、１次転写ローラ２０３Ｙにより所定の１次転写バイアスが印加される。このバイアス印加によって発生した１次転写電界により、感光体ドラム１００Ｙ上のＹトナー像が中間転写ベルト２００上に１次転写される。以下、同様にして、他の感光体ドラム上に形成されたＭトナー像、Ｃトナー像、Ｂｋトナー像が、１次転写ローラ２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｂｋにより中間転写ベルト２００上のＹトナー像に順次重ね合うように１次転写される。
【００１１】
このようにして中間転写ベルト２００上に１次転写されたカラートナー像は、中間転写ベルト２００の回転に伴い、２次転写ローラ２０４と対向する２次転写位置に搬送される。
一方、給紙カセット３００に積載されているシート束から、給紙ローラ３０１及び分離パッド３０２により一枚のシートＳが分離・給送される。このシートＳは、一対のレジストローラ３０３により、所定のタイミングで上記２次転写位置に搬送される。この２次転写位置では、２次転写ローラ２０４によりシートＳのの裏面に所定の２次転写バイアスが印加される。このバイアス印加により発生した２次転写電界及び２次転写位置での当接圧により、中間転写ベルト２００上のカラートナー像がシートＳ上に一括して２次転写される。このカラートナー像が２次転写されたシートＳは、一対の定着ローラ４００により定着処理がなされた後、一対の排紙コロ５００により装置外に排出される。
【００１２】
ところで、本発明が適用される変速装置は、例えば、図１０及び図１１に示した変速装置における各中間ローラ２，３，４の外周面を弾性体で構成したフリクション方式の変速装置である。このフリクション方式の変速装置は、前述したように、騒音の発生が少なく、出力軸に掛かる負荷が小さい場合でも、入力軸のトルクを出力軸に確実に伝達できるようになる。そこで、このフリクション方式の変速装置を、上記複写機の各感光体ドラム１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｂｋを駆動する減速機として用いる。また、このフリクション方式の変速装置を、上記中間転写ベルト２００の駆動ローラ２０１、及び定着ローラ４００などを駆動する減速機として用いる。これにより、上記複写機を、高品質な画像形成ができる低騒音の画像形成装置として構成することができるようになる。
【００１３】
ところが、上記フリクション方式の変速装置は、長期間停止した状態に置かれると、その中間ローラ２，３，４の外周面を構成している弾性体が、ローラ同士の接触圧によってクリープ変形することがある。このため、このフリクション方式の変速装置では、その駆動回転時に上記クリープ変形に因る角速度変動が生じて、第１の回転軸１の回転運動を第２の回転軸６に正確に伝達できなくなるおそれがある。
【００１４】
このような問題は、以下に説明する各実施形態に係る変速装置を用いることにより解決することができる。なお、以下の各実施形態に係る変速装置の各構成要素のうち、図１０及び図１１に示した変速装置の各構成要素と同等の構成及び機能を有するものには、それぞれの構成要素に同符号を付してその説明を省略する。また、以下の各実施形態に係る変速装置おいては、図１０及び図１１に示した変速装置と同様、減速機として用いる場合について説明する。
【００１５】
（実施形態１）
図３（ａ）、（ｂ）に、実施形態１に係る変速装置の一例を示す。本実施形態１に係る変速装置は、図１０及び図１１に示した変速装置における一部の構成要素を、以下の構成要素に置き換えたものである。具体的には、図１０及び図１１に示した変速装置の中間ローラ２，３，４の少なくとも１つを、後述する弾性中間ローラ２７に置き換えたものである。
この変速装置は、第１の回転軸（以下、「入力軸」という）１の正逆回転により、弾性中間ローラ２７の外周面を、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離させる中間ローラ接離手段を有している。
【００１６】
この中間ローラ接離手段は、上記入力軸１の正逆回転により、入力軸１に沿ってスラスト方向に移動する移動部材２３を有している。この移動部材２３は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、入力軸１と中間ローラ軸２５とにより、スライド自在に軸支されている。また、この移動部材２３の外方（図３の上方）には、入力軸１にスライド自在に装着された押圧スリーブ２１が配設されている。この押圧スリーブ２１には、部分的なスパイラル形状をなす溝カム２２が入力軸１の周面に沿って形成されている。この溝カム２２には、入力軸１の周面に植設されたピン２０が嵌合している。一方、上記移動部材２３の内方（図３の下方）には、前述の中間ローラの支軸に相当する中間ローラ軸２５にスライド自在に装着されたスラストベアリング３１及びテーパ形状の嵌合部材２９が配設されている。この嵌合部材２９のテーパ形状は、下方が頂点となるように形成されている。中間ローラ軸２５は、前述の第２保持部材１２に相当する中間ローラ軸保持部材２４に植設されており、本体フレーム４３に、止め環２６とねじ４２とで固定されている。また、この中間ローラ軸２５には、前述の中間ローラに相当する弾性中間ローラ２７が、すべり軸受２８を介して軸支されている。さらに、この中間ローラ軸２５の、上記すべり軸受２８と嵌合部材２９との間には、伸張性のコイルスプリング３０が装着されている。
【００１７】
本実施形態１に係る変速装置の弾性中間ローラ２７は、弾性体で構成されており、上記嵌合部材２９が嵌合する嵌合孔２７ａを有している。この弾性中間ローラ２７は、その嵌合孔２７ａに上記嵌合部材２９が嵌合することにより、その外周面が法線方向に膨張するように形成されている。また、この弾性中間ローラ２７は、その嵌合孔２７ａから嵌合部材２９が離脱することにより、その外周面が初期の形状に復帰するように形成されている。この弾性中間ローラ２７を構成する弾性体としては、ポリウレタン、エラストマー、ゴムなどを用いることができる。
【００１８】
この変速装置は、その入力軸１の回転を停止する際に、この入力軸１が所定時間だけ逆回転した後に停止されるように構成されている。このように、入力軸１が所定時間だけ逆回転して停止した状態では、図３（ａ）に示すように、ピン２０が溝カム２２の下方側に位置しており、押圧スリーブ２１が上昇した位置に臨むようになっている。この状態では、コイルスプリング３０の伸張力で嵌合部材２９が押し上げられ、押圧スリーブ２１の上昇に追従して、スラストベアリング３１を介して移動部材２３が押し上げられている。そして、移動部材２３の上面が押圧スリーブ２１の下面に所定の圧力で圧接するようになっている。また、コイルスプリング３０の伸張力により嵌合部材２９が押し上げられた状態では、この嵌合部材２９が弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａから離脱した位置に臨むようになっている。このように弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａから嵌合部材２９が離脱した状態では、上述のように、弾性中間ローラ２７が初期の形状に復帰している。この変速装置では、その弾性中間ローラ２７が初期の形状に復帰した状態で、弾性中間ローラ２７の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間するようになっている。
【００１９】
一方、図３（ａ）において、入力軸１が正回転すると、その周面に植設されているピン２０が上記押圧スリーブ２１の溝カム２２に沿って移動する。そして、このピン２０の移動によって、押圧スリーブ２１が変速装置の内側（下方）に変位する。この押圧スリーブ２１の変位により、移動部材２３が下降する。この移動部材２３の下降により、スラストベアリング３１を介して、図３（ｂ）に示すように、嵌合部材２９が下降して、弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａに嵌合する。このように嵌合部材２９が弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａに嵌合することにより、嵌合部材２９のテーパ面によって嵌合孔２７ａが押し広げられて、上述したように、弾性中間ローラ２７の外周面が法線方向に膨張する。この変速装置では、この弾性中間ローラ２７の膨張により、弾性中間ローラ２７の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接するようになっている。このように弾性中間ローラ２７の外周面が膨張することにより、入力軸１の回転が、弾性中間ローラ２７を介して、第２の回転軸（以下、「出力軸」という）６に伝達される。
【００２０】
なお、上記弾性中間ローラ２７は、その初期の形状が、図３（ａ）に示すように、外周面が上方側にすぼまった円錐形状になり、嵌合孔２７ａの内周面が円筒形状になるように形成されているが、必ずしもこの形状でなくてもよい。例えば、弾性中間ローラ２７の初期の形状は、図３（ｂ）に示すように、外周面が円筒形状になり、嵌合孔２７ａの内周面が上方側に広がった円錐形状になるように形成されたものであってもよい。
【００２１】
（実施形態２）
図４（ａ）、（ｂ）に、本実施形態２に係る変速装置の一例を示す。この実施形態２に係る変速装置は、実施形態１に係る変速装置における一部の構成要素を、以下の構成要素に置き換えたものである。具体的には、実施形態１に係る変速装置の弾性中間ローラ２７と嵌合部材２９とを、弾性中間ローラ３３と一対の押圧部材３２ａ，３２ｂとに置き換えたものである。この変速装置は、実施形態１に係る変速装置の場合と同様、入力軸１の正逆回転により、上記弾性中間ローラ３３の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離される。
【００２２】
上記弾性中間ローラ３３は、算盤珠状に形成された中空状の弾性体で構成されている。上記一対の押圧部材３２ａ，３２ｂは、弾性中間ローラ３３の上下の両端面に対してそれぞれ接離するように、中間ローラ軸２５にスライド自在に装着されている。また、上記一対の押圧部材３２ａ，３２ｂには、弾性中間ローラ３３の中空部に嵌合するボス部が設けられており、これらボス部の間には前述したコイルスプリング３０が装着されている。
【００２３】
本実施形態２に係る変速装置の弾性中間ローラ３３は、その両端面が上記一対の押圧部材３２ａ，３２ｂにより押圧されることにより、その外周面が法線方向に膨張するように形成されている。また、この弾性中間ローラ３３は、少なくとも、その上面から上方側の押圧部材３２ａが離間することにより、その外周面が初期の形状に復帰するように形成されている。
【００２４】
この変速装置では、その入力軸１が所定時間だけ逆回転して停止した状態で、図４（ａ）に示すように、ピン２０が溝カム２２の下方側に位置して、押圧スリーブ２１が上昇した位置に臨む。また、この状態では、コイルスプリング３０の伸張力で上方側の押圧部材３２ａが押し上げられる。これにより、押圧スリーブ２１の上昇に追従して、スラストベアリング３１を介して移動部材２３が押し上げられ、移動部材２３の上面が押圧スリーブ２１の下面に所定の圧力で圧接する。また、コイルスプリング３０の伸張力により上方側の押圧部材３２ａが押し上げられた状態では、少なくとも、上方側の押圧部材３２ａが弾性中間ローラ３３の上面から離間した位置に臨む。このように弾性中間ローラ３３の上面から押圧部材３２ａが離間した状態では、弾性中間ローラ３３が初期の形状に復帰して、弾性中間ローラ３３の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。
【００２５】
一方、図４（ａ）において、入力軸１が正回転すると、その周面に植設されているピン２０の移動によって、押圧スリーブ２１が変速装置の内側（下方）に変位して、移動部材２３が下降する。この移動部材２３の下降により、スラストベアリング３１を介して、上方側の押圧部材３２ａが弾性中間ローラ３３の上面を押圧する。これにより、図４（ｂ）に示すように、弾性中間ローラ３３の両端面が一対の押圧部材３２ａ，３２ｂにより挟み込まれて、弾性中間ローラ３３の外周面が法線方向に膨張する。この弾性中間ローラ３３の膨張により、弾性中間ローラ３３の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、弾性中間ローラ３３を介して、出力軸６に伝達される。
【００２６】
（実施形態３）
図５（ａ）、（ｂ）に、本実施形態３に係る変速装置の一例を示す。この実施形態３に係る変速装置は、実施形態２に係る変速装置における一部の構成要素を、以下の構成要素に置き換えたものである。具体的には、実施形態２に係る変速装置の弾性中間ローラ３３と一対の押圧部材３２ａ，３２ｂとを、弾性中間ローラ３５と一対の押圧部材３４ａ，３４ｂとに置き換えたものである。
【００２７】
この変速装置は、実施形態２に係る変速装置の場合と同様、入力軸１の正逆回転により、上記弾性中間ローラ３５の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離される。上記弾性中間ローラ３５は、Ｏリング状の弾性体で構成されている。上記一対の押圧部材３４ａ，３４ｂは、弾性中間ローラ３５の上下の両端面に対してそれぞれ接離するように、中間ローラ軸２５にスライド自在に装着されている。
【００２８】
本実施形態３に係る変速装置の弾性中間ローラ３５は、その両端面が上記一対の押圧部材３４ａ，３４ｂにより押圧されることにより、その外周面が法線方向に膨張するように形成されている。また、この弾性中間ローラ３５は、その両端面から上記一対の押圧部材３４ａ，３４ｂが離間することにより、その外周面が初期の形状に復帰するように形成されている。
【００２９】
この変速装置では、その入力軸１が所定時間だけ逆回転して停止した状態で、図５（ａ）に示すように、ピン２０が溝カム２２の下方側に位置して、押圧スリーブ２１が上昇した位置に臨む。この状態では、実施形態２に係る変速装置の場合と同様、少なくとも、上方側の押圧部材３４ａが弾性中間ローラ３５の上面から離間した位置に臨む。このように弾性中間ローラ３５の上面から押圧部材３４ａが離間した状態では、弾性中間ローラ３５が初期の形状に復帰して、弾性中間ローラ３５の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。
【００３０】
一方、図５（ａ）において、入力軸１が正回転すると、実施形態２に係る変速装置の場合と同様、移動部材２３の下降により、スラストベアリング３１を介して、上方側の押圧部材３４ａが弾性中間ローラ３５の上面を押圧する。これにより、図５（ｂ）に示すように、弾性中間ローラ３５の両端面が一対の押圧部材３４ａ，３４ｂにより挟み込まれて、弾性中間ローラ３５の外周面が法線方向に膨張する。この弾性中間ローラ３５の膨張により、弾性中間ローラ３５の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、弾性中間ローラ３５を介して、出力軸６に伝達される。
【００３１】
（実施形態４）
図６（ａ）、（ｂ）に、本実施形態４に係る変速装置の一例を示す。本実施形態１に係る変速装置は、図１０及び図１１に示した変速装置における一部の構成要素を、以下の構成要素に置き換えたものである。具体的には、図１０及び図１１に示した変速装置の入力軸１、各中間ローラ２，３，４、各支軸２ａ，３ａ，４ａ、外輪６ａを、後述する入力軸１、弾性中間ローラ３８、中間ローラ軸３６、外輪６ａに置き換えたものである。
【００３２】
この変速装置の入力軸１は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、その中心ローラ１ａ側の端部に、入力軸テーパー部１ｂが形成されている。
上記弾性中間ローラ３８は、中間ローラ芯部材３７の外周に弾性体を形成して構成されている。例えば、この弾性中間ローラ３８は、金属製の中間ローラ芯部材３７の外周面にポリウレタンをコーティングした後、その外周面を研磨して形成される。また、上記中間ローラ芯部材３７には、芯部材軸受部３７ａと、芯部材テーパー部３７ｂが形成されている。
上記中間ローラ軸３６には、中間ローラ軸小径部３６ａ、中間ローラ軸テーパー部３６ｂ、中間ローラ軸大径部３６ｃが形成されている。
上記外輪６ａには、外輪テーパー部６ｂが設けられている。
【００３３】
本実施形態４に係る変速装置は、上記各実施形態１、２又は３に係る変速装置の場合と同様、入力軸１の正逆回転により、上記弾性中間ローラ３８の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離される。
すなわち、この変速装置では、その入力軸１が所定時間だけ逆回転して停止した状態で、図６（ａ）に示すように、ピン２０が溝カム２２の下方側に位置して、押圧スリーブ２１が上昇した位置に臨む。この状態では、コイルスプリング３０の伸張力で上記弾性中間ローラ３８が押し上げられる。これにより、押圧スリーブ２１の上昇に追従して、スラストベアリング３１を介して移動部材２３が押し上げられ、移動部材２３の上面が押圧スリーブ２１の下面に所定の圧力で圧接する。また、コイルスプリング３０の伸張力により弾性中間ローラ３８が押し上げられた状態では、中間ローラ芯部材３７の芯部材軸受部３７ａが、中間ローラ軸３６の中間ローラ軸テーパー部３６ｂに臨む。これにより、図６（ａ）に示すように、弾性中間ローラ３８が、中間ローラ軸３６に対して傾斜した初期状態の姿勢になる。つまり、初期状態の弾性中間ローラ３８は、その外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間するように傾斜される。上記各テーパー部１ｂ、３７ｂ、３６ｂ、６ｂは、このように弾性中間ローラ３８が傾斜した際に、その外周面と中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面とが接触しないようにするために形成されている。
【００３４】
一方、図６（ａ）において、入力軸１が正回転すると、上記各実施形態１、２又は３に係る変速装置の場合と同様、移動部材２３の下降により、スラストベアリング３１を介して、弾性中間ローラ３８の上面が押圧される。このように弾性中間ローラ３８の上面が押圧されることにより、弾性中間ローラ３８の回転中心と中間ローラ軸３６の軸心とが平行になる。これにより、図６（ｂ）に示すように、弾性中間ローラ３８の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、弾性中間ローラ３８を介して、出力軸６に伝達される。
【００３５】
ところで、上記各実施形態１、２、３又は４に係る変速装置では、入力軸１の正逆回転により、押圧スリーブ２１を介して、移動部材２３を上下動させるように構成している。この移動部材２３を上下動する手段としては、電磁石（アクチェータ）、加熱冷却により変形する形状記憶合金、モータ等の、動作ストロークが制御可能な動力源であってもよい。このような動力源を用いて移動部材２３を上下動する構成とした変速装置では、上記移動部材２３が入力軸１の正逆回転によらずに上下動されるようになる。従って、このような動力源を用いた変速装置では、そのままの構成で、上記外輪６ａの回転を、弾性中間ローラを介して、中心ローラ１ａに伝達することにより増速機として機能させることが可能となる。
なお、各実施形態１、２、３又は４に係る変速装置を増速機として機能させる場合には、その外輪６ａの回転軸６を上記環状空間に延出させ、この回転軸６の延出部に、上記押圧スリーブ２１及び移動部材２３を配設した構成とする。つまり、各実施形態１、２、３又は４に係る変速装置における移動部材２３を外輪６ａがわに、中間ローラ軸保持部材２４を中心ローラ１ａがわに位置させるように構成する。これにより、外輪６ａの回転軸６の正逆回転によって移動部材２３が上下動するようになり、この外輪６ａの回転が弾性中間ローラを介して中心ローラ１ａに伝達される増速機として機能するようになる。
【００３６】
（実施形態５）
実施形態５に係る変速装置は、図１０及び図１１に示した変速装置における入力軸１を、以下のように構成したものである。本実施形態５に係る変速装置は、入力軸１の正逆回転により、入力軸１の回転中心を変位させて、中間ローラ４の外周面を、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離させるように構成されている。
【００３７】
この変速装置は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、モータ５０の回転軸である入力軸１の自由端部の長さＬが、前述した変速装置のそれよりも長く形成されている。また、この変速装置の入力軸１は、自由端側の部位の直径φｄ１が、モータ５０の出力部の外径φｄ２よりも細く形成されている。つまり、この変速装置の入力軸１は、モータ５０寄りの大径部１ｃが、前記第１保持部材１１の延出部のベアリングで保持されており、中心ローラ１ａが小径部１ｄにより片持ち支持された構造になっている。
これにより、図１０に示したように、入力軸１が矢印方向に正回転している状態では、中間ローラ４が入力軸１と外輪６ａと間に食込む位置に移動する。そして、この中間ローラ４の移動に追従して中心ローラ１ａが下方に移動し、図７（ｂ）に示すように、入力軸１の小径部１ｄが鎖線で示す位置から実線で示す位置に撓むように変位する。これにより、各中間ローラ２，３，４の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、各中間ローラを介して、出力軸６に伝達される。
一方、上記状態から入力軸１が逆転あるいは停止すると、その小径部１ｄの撓みが復元され、入力軸１が図７（ａ）に示す初期位置に復帰する。これにより、中間ローラ４も初期位置に復帰して、各中間ローラの外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。
【００３８】
（実施形態６）
図８（ａ）、（ｂ）に、本実施形態６に係る変速装置の一例を示す。本実施形態６に係る変速装置は、実施形態５に係る変速装置の一部の構成要素を、以下の構成要素に置き換えたものである。具体的には、実施形態５に係る変速装置の入力軸１の替わりに、入力軸１の自由端側の部位に入力軸継ぎ手部４０を設けた入力軸１をも用いるようにしたものである。すなわち、この変速装置は、例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すように、その入力軸１の自由端側の部位に、ユニバーサルジョイントからなる入力軸継ぎ手部４０が設けられている。この入力軸継ぎ手部４０により、入力軸１の正逆回転時に、その軸心が自在に屈曲できるようになって、中心ローラ１ａが自由な方向に変位するようになる。
そして、図１０に示したように、入力軸１が矢印方向に正回転している状態では、中間ローラ４が入力軸１と外輪６ａと間に食込む位置に移動し、この中間ローラ４の移動に追従して中心ローラ１ａが下方に移動する。これにより、上記入力軸継ぎ手部４０の部位で、図８（ｂ）に示すように、入力軸１の軸心が鎖線で示す位置から実線で示す位置に屈曲する。この軸心の屈曲により、各中間ローラ２，３，４の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、各中間ローラを介して、出力軸６に伝達される。
一方、上記状態から入力軸１が逆転あるいは停止すると、その自由端側の部位の屈曲が復元され、入力軸１が図８（ａ）に示す初期位置に復帰する。これにより、中間ローラ４も初期位置に復帰して、各中間ローラの外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。
なお、ここでは、上記入力軸継ぎ手部４０としてユニバーサルジョイントを使用しているが、この入力軸継ぎ手部４０は、コイルスプリングを用いたスプリング継ぎ手や、ボール状のものを介して２軸が直交する方向で挟み込む自在継ぎ手、オルダム継ぎ手などでもかまわない。
【００３９】
（実施形態７）
図９（ａ）、（ｂ）に、本実施形態７に係る変速装置の一例を示す。本実施形態７に係る変速装置は、図１０及び図１１に示した変速装置における入力軸１を、その駆動用のモータ５０と一体的に変位するように構成したものである。つまり、この変速装置は、入力軸１の正逆回転によりモータ５０が変位することによって、弾性中間ローラ２７の外周面が、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離するように構成されている。
【００４０】
この変速装置は、図９（ａ），（ｂ）に示すように、上記モータ５０を保持するモータブラケット５１が、その長穴部５１ａに装着されたスライダーピン５２により、第１保持部材１１に対して変位自在に配設されている。このモータブラケット５１は、入力軸１が逆転あるいは停止している状態で、モータブラケット加圧ばね５３により、図９（ａ）に示すように、上方に変位している。
そして、図１０に示したように、入力軸１が矢印方向に正回転している状態では、中間ローラ４が入力軸１と外輪６ａと間に食込む位置に移動し、この中間ローラ４の移動に追従して上記モータブラケット５１が下方に移動する。これにより、図９（ｂ）に示すように、入力軸１がモータ５０とともに下降する。この入力軸１の下降により、各中間ローラ２，３，４の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、各中間ローラを介して、出力軸６に伝達される。
一方、上記状態から入力軸１が逆転あるいは停止すると、上記モータブラケット５１が、モータブラケット加圧ばね５３の弾性により、図９（ａ）に示す初期位置に復帰する。これにより、中間ローラ４も初期位置に復帰して、各中間ローラの外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。
ここで、上記モータブラケット５１は、支点を中心に円弧状に回転移動するような構成としてもよい。但し、モータブラケット５１の理想的な移動方向は、図１０（ａ）に示した線分Ａと、線分Ｂとが成す角度の２等分割線Ｃに沿った方向がよい。
【００４１】
上述のように、実施形態１に係る変速装置においては、入力軸１が所定時間だけ逆回転した後に停止される。この入力軸１が逆回転して停止した状態では、ピン２０が溝カム２２の下方側に位置し、押圧スリーブ２１が上昇した位置に臨む。また、この状態では、嵌合部材２９が弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａから離脱した位置に臨む。このように弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａから嵌合部材２９が離脱した状態では、弾性中間ローラ２７が初期の形状に復帰し、弾性中間ローラ２７の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。一方、入力軸１が正回転すると、その周面に植設されているピン２０が上記押圧スリーブ２１の溝カム２２に沿って移動して、押圧スリーブ２１が変速装置の下方に変位する。この押圧スリーブ２１の変位により、移動部材２３が下降し、嵌合部材２９が弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａに嵌合する。この嵌合部材２９の弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａへの嵌合により、弾性中間ローラ２７の外周面が法線方向に膨張する。この弾性中間ローラ２７の膨張により、弾性中間ローラ２７の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、弾性中間ローラ２７を介して、出力軸６に伝達される。このように、この変速装置においては、入力軸１の正逆回転により、弾性中間ローラ２７の外周面が、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離される。従って、この変速装置では、長期間停止した状態でも弾性中間ローラ２７の外周面がクリープ変形しないので、その回転駆動時における角速度変動が少なくなる。また、この変速装置においては、移動部材２３の上下動作により弾性中間ローラ２７の外周面を法線方向に膨張・圧縮させるというローコストで、且つ省スペースな構成により、弾性中間ローラ２７のクリープ変形を防止できる。
また、実施形態２乃至４に係る変速装置においては、その弾性中間ローラ３３、３５、３８が、実施形態１に係る変速装置の弾性中間ローラ２７よりも薄肉化された構成になっている。従って、これらの変速装置では、その弾性中間ローラ３３、３５、３８ｇが、経時劣化や温度依存性等の物性値の変化に対して安定するようになるという効果がある。
また、実施形態５及び６に係る変速装置においては、入力軸１の回転中心が変位されることにより、中間ローラ４の外周面が、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離される。従って、これらの変速装置では、入力軸１の回転方向の切換だけで中心ローラ１ａと中間ローラ４との法線方向の接触圧力を加減でき、よりシンプルな構成により、中間ローラ４のクリープ変形を防止できるようになる。
また、実施形態７に係る変速装置においては、実施形態５及び６に係る変速装置のように、入力軸１の自由端部の長さＬを長くし且つ小径化したり、自由端側の部位に入力軸継ぎ手部４０を設けたりする必要がなくなる。従って、この変速装置では、省スペースな構成により、中間ローラ４のクリープ変形を防止できるようになる。また、この変速装置では、実施形態５に係る変速装置のように、入力軸１の撓みによる反発弾性が加わることがないので、中心ローラ１ａと中間ローラ４との接触圧が更に低減されるという効果がある。
また、上記各実施形態に係る変速装置は、画像形成装置の感光体ドラム１００や中間転写ベルト２００等の回転体を駆動する駆動手段の変速装置として用いることができる。この変速装置を用いた画像形成装置は、その回転体の回転時における角速度変動が少なくなるので、主走査方向のピッチむらが少ない良好な画像を得ることができるようになる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、中間ローラのクリープ変形を防止でき、第１の回転軸の回転運動を第２の回転軸に、または第２の回転軸の回転運動を第１の回転軸に、角速度変動なく正確に伝達することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変速装置が適用される画像形成装置の概略構成図。
【図２】上記画像形成装置の中間転写体の概略平面図。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図５】（ａ）は、本発明の実施形態３に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図６】（ａ）は、本発明の実施形態４に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図７】（ａ）は、本発明の実施形態５に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図８】（ａ）は、本発明の実施形態６に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図９】（ａ）は、本発明の実施形態７に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図１０】従来の変速装置の概略正面図。
【図１１】従来の変速装置の概略断面図。
【符号の説明】
１ 第１の回転軸（入力軸）
１ａ 中心ローラ
１ｂ 入力軸テーパー部
１ｃ 入力軸大径部
１ｄ 入力軸小径部
１ｅ 入力軸元部
１ｆ 入力軸先部
２，３，４ 中間ローラ
２ａ，３ａ，４ａ 支軸
５ ベアリング
６ 第２の回転軸（出力軸）
６ａ 外輪
６ｂ 外輪テーパー部
７ 案内溝
８ 押圧部材
９ 圧縮ばね
１０ 本体ケース
１１ 第１保持部材
１２ 第２保持部材
１３ ボス
２０ ピン
２１ 押圧スリーブ
２２ 溝カム
２３ 移動部材
２４ 中間ローラ軸保持部材
２５ 中間ローラ軸
２６ 止め環
２７ 弾性中間ローラ
２７ａ 嵌合孔
２８ すべり軸受け
２９ 嵌合部材
３０ コイルスプリング
３１ スラストベアリング
３２ａ，３２ｂ 押圧部材
３３ 弾性中間ローラ
３４ａ，３４ｂ 押圧部材
３５ リング状弾性中間ローラ
３６ 中間ローラ軸
３６ａ 中間ローラ軸小径部
３６ｂ 中間ローラ軸テーパー部
３６ｃ 中間ローラ軸大径部
３７ 中間ローラ芯部材
３７ａ 芯部材軸受部
３７ｂ 芯部材テーパー部
３８ 弾性中間ローラ
４０ 入力軸継ぎ手部
４２ ねじ
４３ 本体フレーム
５０ モータ
５１ モータブラケット
５１ａ モータブラケット長穴部
５２ スライダーピン
５３ モータブラケット加圧ばね
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力軸の回転を、中間ローラを介して、出力軸に伝達するフリクション方式の変速装置に関するものである。例えば、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置の感光体ドラム、転写ベルト、定着装置、フラットベッド方式のスキャナー用キャリッジ等の主走査駆動装置として用いることができる変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の変速装置の一例を図１０及び図１１に示す。
図１０及び図１１に示すように、この変速装置の入力軸としての第１の回転軸１は、第１保持部材１１に回転自在に軸支されている。この第１の回転軸１は、図示しない駆動源としてのモータ等により、図１０において時計方向に駆動回転される。また、この第１の回転軸１の端部には、中心ローラ１ａが共軸一体に設けられている。
一方、この変速装置の出力軸としての第２の回転軸６は、本体ケース１０に回転自在に軸支されている。この第２の回転軸６の端部には、フランジ状に形成された外輪６ａが共軸一体に設けられている。この外輪６ａの内側には、その内周面と上記中心ローラ１ａの外周面とにより、リング状の空間（環状空間）が形成されている。
この環状空間には、３個の中間ローラ２，３，４が、それぞれ回転自在に配設されている。各中間ローラ２，３，４は、上記第１保持部材１１と、これに対向するようにボス１３により固定された第２保持部材１２とで枢支された支軸２ａ，３ａ，４ａに、ベアリング５を介して、それぞれ軸支されている。また、各中間ローラ２，３，４は、それぞれの外周面が、上記中心ローラ１ａの外周面及び上記外輪６ａの内周面に接触するように配置されている。更に、各中間ローラのうちの１個の中間ローラ４の支軸４ａは、上記第１保持部材１１及び第２保持部材１２に形成された長穴状の案内溝７に沿って移動可能となるように構成されている。支軸４ａの移動方向は、支軸４ａの中心Ｏと中間ローラ４と中心ローラ１ａとの接点ａとを結ぶ線分Ａと、中心Ｏと中間ローラ４と外輪６ａとの接点ｂとを結ぶ線分Ｂとが成す角度θの２等分割線Ｃの方向に設定されている（図１０）。また、この支軸４ａには、上記線分Ａ、Ｂにより形成される角度の大きい側から、押圧部材８を介して、圧縮ばね９により押圧力が付勢されている。この押圧力によって支軸４ａが２等分割線Ｃの方向に移動することにより、中間ローラ４の外周面が、上記中心ローラ１ａの外周面及び上記外輪６ａの内周面に当接するようになる。このように中間ローラ４の外周面が、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に当接した状態で、上記第１の回転軸１が図１０において時計方向に回転すると、中間ローラ４が上記環状空間に食い込む方向に変位する。この中間ローラ４の変位により、中間ローラ４の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に強く圧接するようになり、上記接点ａ，ｂに生じる摩擦力によって、上記第２の回転軸６が反時計方向に減速回転される。この第２の回転軸６と上記第１の回転軸１との減速比は、上記中心ローラ１ａの外周面の径と、上記外輪６ａの内周面の径との比によって決まる。このように構成された変速装置は、これを使用する装置（例えば、複写機やプリンタ等）の本体フレーム４３に、ねじ４２により固定される。
【０００３】
なお、ここでは、第１の回転軸１により第２の回転軸６を減速回転させる減速機としての変速装置を示したが、この変速装置は、第２の回転軸６を入力軸とし、第１の回転軸１を出力軸とすることで、増速機としても機能する。このような変速装置としては、例えば、特開平１０−２８１２４８号公報、特開平１０−３２５４４９号公報等の「摩擦ローラ式変速機」が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のような構成の変速装置においては、上記中心ローラ１ａ及び上記外輪６ａと、上記中間ローラ２，３，４との接触面の、少なくとも一方の接触面を弾性体で構成することが好ましい。これにより、中間ローラ２，３，４の外周面が、中心ローラ１ａの外周面、及び外輪６ａの内周面に対して弾力的に接触するようになる。このローラ同士の少なくとも一方の接触面を弾性体で構成したフリクション方式の変速装置は、金属ローラ同士が接触回転する構成のトラクション方式の変速装置に比べ、その駆動回転時における騒音の発生が少ないという利点がある。また、フリクション方式の変速装置では、ローラ同士が弾性体の摩擦力により接触回転されるので、その出力軸に掛かる負荷が小さい場合でも、入力軸のトルクを出力軸に確実に伝達できるようになる。このように出力軸に掛かる負荷が小さい場合、トラクション方式の変速装置では、金属ローラ同士の接触面でスリップが発生し易く、動作が不安定になることがある。従って、上記フリクション方式の変速装置を、上記感光体ドラム、転写ベルト、定着装置等の駆動装置として使用することで、高品質な画像形成ができる低騒音の画像形成装置を提供できるようになる。
【０００５】
ところが、上記フリクション方式の変速装置においては、長期間停止した状態に置かれると、そのローラ同士の少なくとも一方の接触面を構成している弾性体の接触部が、ローラ同士の接触圧によってクリープ変形することがある。このため、このフリクション方式の変速装置では、その駆動回転時に上記クリープ変形に因る角速度変動が生じて、その入力軸の回転運動（所望の角速度に対する実速度）を出力軸に正確に伝達できなくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。その目的とするところは、ローラの接触面を構成している弾性体の接触圧によるクリープ変形を防止して、入力軸の回転運動を出力軸に正確に伝達することができる変速装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、正逆回転自在に軸支された第１の回転軸に共軸一体に設けられた中心ローラと、
正逆回転自在に軸支された第２の回転軸に共軸一体に設けられた外輪と、
上記中心ローラの外周面と上記外輪の内周面とで形成される環状空間に回転自在に配設された少なくとも１個の中間ローラとを備え、
上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の一方の回転が、上記中間ローラを介して他方の回転軸に伝達されるように構成された変速装置において、上記中間ローラを弾性体で形成するとともに、該中間ローラと同軸上でスラスト方向移動自在であり、かつ該中間ローラに対する係合によって該中間ローラの外径を膨張させることが可能な係合部材を設け、該係合部材のスラスト方向の位置によって、上記中間ローラが、上記中心ローラ及び上記外輪と駆動伝達可能に接触する状態と、上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方から離間する状態とを選択的に取り得るように構成し、上記中間ローラが上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方から離間する状態をとるスラスト方向の位置へ向けて上記係合部材を常時付勢する付勢手段と、上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の周面に設けられた係合部と、該係合部が係合するカム溝部を有し、かつ該係合部が設けられた回転軸に沿ってスラスト方向に移動可能な移動部材とを用いて、上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の正逆回転により、上記付勢手段の付勢とは逆の向きや付勢と同じ向きに該移動部材の移動に追従させて上記係合部材を移動させる移動手段とを設け、上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の正回転時に、上記移動手段で、上記付勢手段の付勢に抗して付勢とは逆の向きに上記係合部材を移動させて、上記中間ローラを、上記中心ローラ及び上記外輪と駆動伝達可能に接触させ、上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の逆回転時に、上記移動手段で、上記付勢手段の付勢と同じ向きに上記係合部材を移動させて、上記中間ローラを、上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方から離間させることを特徴とするものである。
この変速装置においては、上記係合部材の移動により、上記中間ローラの外周面が、上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方の面に対して接離される。例えば、上記第１の回転軸の正回転時には、上記中間ローラの外周面が上記中心ローラの外周面及び上記外輪の内周面に接触した状態になる。また、この第１の回転軸の停止時には、上記中間ローラの外周面が、上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方から離間した状態となる。このように、この変速装置においては、停止時にローラ同士が離間されるので、長期間停止した状態に置かれても、上記弾性体の接触部がクリープ変形を起こすことがない。従って、この変速装置では、その駆動回転時の上記弾性体の接触部のクリープ変形に因る角速度変動がなく、その入力軸の回転運動が出力軸に正確に伝達されるようになる。
請求項２の発明は、請求項１の変速装置において、上記係合部材は外周面がテーパ形状であり、上記中間ローラは、上記係合部材が嵌合することにより外周面の外径が膨張し、該係合部材が離脱することにより外周面の外径が収縮する形状の嵌合孔を有していることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載の変速装置において、上記中間ローラは外周面がテーパ形状で、且つ内周面もテーパ形状であり、上記係合部材の嵌合時に、該外周面の外径が膨張することにより上記中心ローラ及び上記外輪と線接触することを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１の変速装置において、上記係合部材は上記中間ローラを押圧する押圧部を有し、上記中間ローラは、上記押圧部により押圧されることにより外周面の外径が膨張した状態と、該押圧部による押圧が解除されることにより外周面の外径が収縮した状態とに弾性変形することを特徴とするものである。
請求項５の発明は、回転体を回転駆動するための変速手段を備えた画像形成装置において、上記変速手段として、請求項１、２、３又は４の変速装置を用いることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した変速装置の実施形態について説明する。図１に、本実施形態に係る変速装置が搭載される画像形成装置としての電子写真方式のカラー複写機（以下、「複写機」という）の概略構成を示す。図２に、この複写機における画像形成部の構成を示す。この複写機は、いわゆるタンデム型の中間転写方式の画像形成装置である。
【０００９】
この複写機は、図示しない画像読取部から画像情報である画像データを受け取って画像形成処理を行う。この複写機には、図１及び図２に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用の４個の回転体としての潜像担持体である感光体ドラム１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｂｋが並設されている。これら４個の感光体ドラムは、駆動ローラ２０１及び従動ローラ２０２に張架された無端ベルト状の中間転写ベルト２００に接触するように、そのベルト移動方向に沿って並んで配置されている。また、各感光体ドラムの周りには、図示しない帯電器、各色対応の現像装置、クリーニング装置、除電ランプ等の電子写真プロセス用の作像機器がプロセス順にそれぞれ配設されている。
【００１０】
この複写機でフルカラー画像を形成する場合は、まず、感光体ドラム１００Ｙ上に、上記作像機器によりＹトナー像を形成する。このＹトナー像は、感光体ドラム１００Ｙの回転に伴い、感光体ドラム１００Ｙと中間転写ベルト２００とが接触する１次転写位置に搬送される。この１次転写位置では、中間転写ベルト２００の裏面に、１次転写ローラ２０３Ｙにより所定の１次転写バイアスが印加される。このバイアス印加によって発生した１次転写電界により、感光体ドラム１００Ｙ上のＹトナー像が中間転写ベルト２００上に１次転写される。以下、同様にして、他の感光体ドラム上に形成されたＭトナー像、Ｃトナー像、Ｂｋトナー像が、１次転写ローラ２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｂｋにより中間転写ベルト２００上のＹトナー像に順次重ね合うように１次転写される。
【００１１】
このようにして中間転写ベルト２００上に１次転写されたカラートナー像は、中間転写ベルト２００の回転に伴い、２次転写ローラ２０４と対向する２次転写位置に搬送される。
一方、給紙カセット３００に積載されているシート束から、給紙ローラ３０１及び分離パッド３０２により一枚のシートＳが分離・給送される。このシートＳは、一対のレジストローラ３０３により、所定のタイミングで上記２次転写位置に搬送される。この２次転写位置では、２次転写ローラ２０４によりシートＳのの裏面に所定の２次転写バイアスが印加される。このバイアス印加により発生した２次転写電界及び２次転写位置での当接圧により、中間転写ベルト２００上のカラートナー像がシートＳ上に一括して２次転写される。このカラートナー像が２次転写されたシートＳは、一対の定着ローラ４００により定着処理がなされた後、一対の排紙コロ５００により装置外に排出される。
【００１２】
ところで、本発明が適用される変速装置は、例えば、図１０及び図１１に示した変速装置における各中間ローラ２，３，４の外周面を弾性体で構成したフリクション方式の変速装置である。このフリクション方式の変速装置は、前述したように、騒音の発生が少なく、出力軸に掛かる負荷が小さい場合でも、入力軸のトルクを出力軸に確実に伝達できるようになる。そこで、このフリクション方式の変速装置を、上記複写機の各感光体ドラム１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｂｋを駆動する減速機として用いる。また、このフリクション方式の変速装置を、上記中間転写ベルト２００の駆動ローラ２０１、及び定着ローラ４００などを駆動する減速機として用いる。これにより、上記複写機を、高品質な画像形成ができる低騒音の画像形成装置として構成することができるようになる。
【００１３】
ところが、上記フリクション方式の変速装置は、長期間停止した状態に置かれると、その中間ローラ２，３，４の外周面を構成している弾性体が、ローラ同士の接触圧によってクリープ変形することがある。このため、このフリクション方式の変速装置では、その駆動回転時に上記クリープ変形に因る角速度変動が生じて、第１の回転軸１の回転運動を第２の回転軸６に正確に伝達できなくなるおそれがある。
【００１４】
このような問題は、以下に説明する各実施形態に係る変速装置を用いることにより解決することができる。なお、以下の各実施形態に係る変速装置の各構成要素のうち、図１０及び図１１に示した変速装置の各構成要素と同等の構成及び機能を有するものには、それぞれの構成要素に同符号を付してその説明を省略する。また、以下の各実施形態に係る変速装置おいては、図１０及び図１１に示した変速装置と同様、減速機として用いる場合について説明する。
【００１５】
（実施形態１）
図３（ａ）、（ｂ）に、実施形態１に係る変速装置の一例を示す。本実施形態１に係る変速装置は、図１０及び図１１に示した変速装置における一部の構成要素を、以下の構成要素に置き換えたものである。具体的には、図１０及び図１１に示した変速装置の中間ローラ２，３，４の少なくとも１つを、後述する弾性中間ローラ２７に置き換えたものである。
この変速装置は、第１の回転軸（以下、「入力軸」という）１の正逆回転により、弾性中間ローラ２７の外周面を、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離させる中間ローラ接離手段を有している。
【００１６】
この中間ローラ接離手段は、上記入力軸１の正逆回転により、入力軸１に沿ってスラスト方向に移動する移動部材２３を有している。この移動部材２３は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、入力軸１と中間ローラ軸２５とにより、スライド自在に軸支されている。また、この移動部材２３の外方（図３の上方）には、入力軸１にスライド自在に装着された押圧スリーブ２１が配設されている。この押圧スリーブ２１には、部分的なスパイラル形状をなす溝カム２２が入力軸１の周面に沿って形成されている。この溝カム２２には、入力軸１の周面に植設されたピン２０が嵌合している。一方、上記移動部材２３の内方（図３の下方）には、前述の中間ローラの支軸に相当する中間ローラ軸２５にスライド自在に装着されたスラストベアリング３１及びテーパ形状の嵌合部材２９が配設されている。この嵌合部材２９のテーパ形状は、下方が頂点となるように形成されている。中間ローラ軸２５は、前述の第２保持部材１２に相当する中間ローラ軸保持部材２４に植設されており、本体フレーム４３に、止め環２６とねじ４２とで固定されている。また、この中間ローラ軸２５には、前述の中間ローラに相当する弾性中間ローラ２７が、すべり軸受２８を介して軸支されている。さらに、この中間ローラ軸２５の、上記すべり軸受２８と嵌合部材２９との間には、伸張性のコイルスプリング３０が装着されている。
【００１７】
本実施形態１に係る変速装置の弾性中間ローラ２７は、弾性体で構成されており、上記嵌合部材２９が嵌合する嵌合孔２７ａを有している。この弾性中間ローラ２７は、その嵌合孔２７ａに上記嵌合部材２９が嵌合することにより、その外周面が法線方向に膨張するように形成されている。また、この弾性中間ローラ２７は、その嵌合孔２７ａから嵌合部材２９が離脱することにより、その外周面が初期の形状に復帰するように形成されている。この弾性中間ローラ２７を構成する弾性体としては、ポリウレタン、エラストマー、ゴムなどを用いることができる。
【００１８】
この変速装置は、その入力軸１の回転を停止する際に、この入力軸１が所定時間だけ逆回転した後に停止されるように構成されている。このように、入力軸１が所定時間だけ逆回転して停止した状態では、図３（ａ）に示すように、ピン２０が溝カム２２の下方側に位置しており、押圧スリーブ２１が上昇した位置に臨むようになっている。この状態では、コイルスプリング３０の伸張力で嵌合部材２９が押し上げられ、押圧スリーブ２１の上昇に追従して、スラストベアリング３１を介して移動部材２３が押し上げられている。そして、移動部材２３の上面が押圧スリーブ２１の下面に所定の圧力で圧接するようになっている。また、コイルスプリング３０の伸張力により嵌合部材２９が押し上げられた状態では、この嵌合部材２９が弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａから離脱した位置に臨むようになっている。このように弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａから嵌合部材２９が離脱した状態では、上述のように、弾性中間ローラ２７が初期の形状に復帰している。この変速装置では、その弾性中間ローラ２７が初期の形状に復帰した状態で、弾性中間ローラ２７の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間するようになっている。
【００１９】
一方、図３（ａ）において、入力軸１が正回転すると、その周面に植設されているピン２０が上記押圧スリーブ２１の溝カム２２に沿って移動する。そして、このピン２０の移動によって、押圧スリーブ２１が変速装置の内側（下方）に変位する。この押圧スリーブ２１の変位により、移動部材２３が下降する。この移動部材２３の下降により、スラストベアリング３１を介して、図３（ｂ）に示すように、嵌合部材２９が下降して、弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａに嵌合する。このように嵌合部材２９が弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａに嵌合することにより、嵌合部材２９のテーパ面によって嵌合孔２７ａが押し広げられて、上述したように、弾性中間ローラ２７の外周面が法線方向に膨張する。この変速装置では、この弾性中間ローラ２７の膨張により、弾性中間ローラ２７の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接するようになっている。このように弾性中間ローラ２７の外周面が膨張することにより、入力軸１の回転が、弾性中間ローラ２７を介して、第２の回転軸（以下、「出力軸」という）６に伝達される。
【００２０】
なお、上記弾性中間ローラ２７は、その初期の形状が、図３（ａ）に示すように、外周面が上方側にすぼまった円錐形状になり、嵌合孔２７ａの内周面が円筒形状になるように形成されているが、必ずしもこの形状でなくてもよい。例えば、弾性中間ローラ２７の初期の形状は、図３（ｂ）に示すように、外周面が円筒形状になり、嵌合孔２７ａの内周面が上方側に広がった円錐形状になるように形成されたものであってもよい。
【００２１】
（実施形態２）
図４（ａ）、（ｂ）に、本実施形態２に係る変速装置の一例を示す。この実施形態２に係る変速装置は、実施形態１に係る変速装置における一部の構成要素を、以下の構成要素に置き換えたものである。具体的には、実施形態１に係る変速装置の弾性中間ローラ２７と嵌合部材２９とを、弾性中間ローラ３３と一対の押圧部材３２ａ，３２ｂとに置き換えたものである。この変速装置は、実施形態１に係る変速装置の場合と同様、入力軸１の正逆回転により、上記弾性中間ローラ３３の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離される。
【００２２】
上記弾性中間ローラ３３は、算盤珠状に形成された中空状の弾性体で構成されている。上記一対の押圧部材３２ａ，３２ｂは、弾性中間ローラ３３の上下の両端面に対してそれぞれ接離するように、中間ローラ軸２５にスライド自在に装着されている。また、上記一対の押圧部材３２ａ，３２ｂには、弾性中間ローラ３３の中空部に嵌合するボス部が設けられており、これらボス部の間には前述したコイルスプリング３０が装着されている。
【００２３】
本実施形態２に係る変速装置の弾性中間ローラ３３は、その両端面が上記一対の押圧部材３２ａ，３２ｂにより押圧されることにより、その外周面が法線方向に膨張するように形成されている。また、この弾性中間ローラ３３は、少なくとも、その上面から上方側の押圧部材３２ａが離間することにより、その外周面が初期の形状に復帰するように形成されている。
【００２４】
この変速装置では、その入力軸１が所定時間だけ逆回転して停止した状態で、図４（ａ）に示すように、ピン２０が溝カム２２の下方側に位置して、押圧スリーブ２１が上昇した位置に臨む。また、この状態では、コイルスプリング３０の伸張力で上方側の押圧部材３２ａが押し上げられる。これにより、押圧スリーブ２１の上昇に追従して、スラストベアリング３１を介して移動部材２３が押し上げられ、移動部材２３の上面が押圧スリーブ２１の下面に所定の圧力で圧接する。また、コイルスプリング３０の伸張力により上方側の押圧部材３２ａが押し上げられた状態では、少なくとも、上方側の押圧部材３２ａが弾性中間ローラ３３の上面から離間した位置に臨む。このように弾性中間ローラ３３の上面から押圧部材３２ａが離間した状態では、弾性中間ローラ３３が初期の形状に復帰して、弾性中間ローラ３３の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。
【００２５】
一方、図４（ａ）において、入力軸１が正回転すると、その周面に植設されているピン２０の移動によって、押圧スリーブ２１が変速装置の内側（下方）に変位して、移動部材２３が下降する。この移動部材２３の下降により、スラストベアリング３１を介して、上方側の押圧部材３２ａが弾性中間ローラ３３の上面を押圧する。これにより、図４（ｂ）に示すように、弾性中間ローラ３３の両端面が一対の押圧部材３２ａ，３２ｂにより挟み込まれて、弾性中間ローラ３３の外周面が法線方向に膨張する。この弾性中間ローラ３３の膨張により、弾性中間ローラ３３の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、弾性中間ローラ３３を介して、出力軸６に伝達される。
【００２６】
（実施形態３）
図５（ａ）、（ｂ）に、本実施形態３に係る変速装置の一例を示す。この実施形態３に係る変速装置は、実施形態２に係る変速装置における一部の構成要素を、以下の構成要素に置き換えたものである。具体的には、実施形態２に係る変速装置の弾性中間ローラ３３と一対の押圧部材３２ａ，３２ｂとを、弾性中間ローラ３５と一対の押圧部材３４ａ，３４ｂとに置き換えたものである。
【００２７】
この変速装置は、実施形態２に係る変速装置の場合と同様、入力軸１の正逆回転により、上記弾性中間ローラ３５の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離される。上記弾性中間ローラ３５は、Ｏリング状の弾性体で構成されている。上記一対の押圧部材３４ａ，３４ｂは、弾性中間ローラ３５の上下の両端面に対してそれぞれ接離するように、中間ローラ軸２５にスライド自在に装着されている。
【００２８】
本実施形態３に係る変速装置の弾性中間ローラ３５は、その両端面が上記一対の押圧部材３４ａ，３４ｂにより押圧されることにより、その外周面が法線方向に膨張するように形成されている。また、この弾性中間ローラ３５は、その両端面から上記一対の押圧部材３４ａ，３４ｂが離間することにより、その外周面が初期の形状に復帰するように形成されている。
【００２９】
この変速装置では、その入力軸１が所定時間だけ逆回転して停止した状態で、図５（ａ）に示すように、ピン２０が溝カム２２の下方側に位置して、押圧スリーブ２１が上昇した位置に臨む。この状態では、実施形態２に係る変速装置の場合と同様、少なくとも、上方側の押圧部材３４ａが弾性中間ローラ３５の上面から離間した位置に臨む。このように弾性中間ローラ３５の上面から押圧部材３４ａが離間した状態では、弾性中間ローラ３５が初期の形状に復帰して、弾性中間ローラ３５の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。
【００３０】
一方、図５（ａ）において、入力軸１が正回転すると、実施形態２に係る変速装置の場合と同様、移動部材２３の下降により、スラストベアリング３１を介して、上方側の押圧部材３４ａが弾性中間ローラ３５の上面を押圧する。これにより、図５（ｂ）に示すように、弾性中間ローラ３５の両端面が一対の押圧部材３４ａ，３４ｂにより挟み込まれて、弾性中間ローラ３５の外周面が法線方向に膨張する。この弾性中間ローラ３５の膨張により、弾性中間ローラ３５の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、弾性中間ローラ３５を介して、出力軸６に伝達される。
【００３１】
（実施形態４）
図６（ａ）、（ｂ）に、本実施形態４に係る変速装置の一例を示す。本実施形態１に係る変速装置は、図１０及び図１１に示した変速装置における一部の構成要素を、以下の構成要素に置き換えたものである。具体的には、図１０及び図１１に示した変速装置の入力軸１、各中間ローラ２，３，４、各支軸２ａ，３ａ，４ａ、外輪６ａを、後述する入力軸１、弾性中間ローラ３８、中間ローラ軸３６、外輪６ａに置き換えたものである。
【００３２】
この変速装置の入力軸１は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、その中心ローラ１ａ側の端部に、入力軸テーパー部１ｂが形成されている。
上記弾性中間ローラ３８は、中間ローラ芯部材３７の外周に弾性体を形成して構成されている。例えば、この弾性中間ローラ３８は、金属製の中間ローラ芯部材３７の外周面にポリウレタンをコーティングした後、その外周面を研磨して形成される。また、上記中間ローラ芯部材３７には、芯部材軸受部３７ａと、芯部材テーパー部３７ｂが形成されている。
上記中間ローラ軸３６には、中間ローラ軸小径部３６ａ、中間ローラ軸テーパー部３６ｂ、中間ローラ軸大径部３６ｃが形成されている。
上記外輪６ａには、外輪テーパー部６ｂが設けられている。
【００３３】
本実施形態４に係る変速装置は、上記各実施形態１、２又は３に係る変速装置の場合と同様、入力軸１の正逆回転により、上記弾性中間ローラ３８の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離される。
すなわち、この変速装置では、その入力軸１が所定時間だけ逆回転して停止した状態で、図６（ａ）に示すように、ピン２０が溝カム２２の下方側に位置して、押圧スリーブ２１が上昇した位置に臨む。この状態では、コイルスプリング３０の伸張力で上記弾性中間ローラ３８が押し上げられる。これにより、押圧スリーブ２１の上昇に追従して、スラストベアリング３１を介して移動部材２３が押し上げられ、移動部材２３の上面が押圧スリーブ２１の下面に所定の圧力で圧接する。また、コイルスプリング３０の伸張力により弾性中間ローラ３８が押し上げられた状態では、中間ローラ芯部材３７の芯部材軸受部３７ａが、中間ローラ軸３６の中間ローラ軸テーパー部３６ｂに臨む。これにより、図６（ａ）に示すように、弾性中間ローラ３８が、中間ローラ軸３６に対して傾斜した初期状態の姿勢になる。つまり、初期状態の弾性中間ローラ３８は、その外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間するように傾斜される。上記各テーパー部１ｂ、３７ｂ、３６ｂ、６ｂは、このように弾性中間ローラ３８が傾斜した際に、その外周面と中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面とが接触しないようにするために形成されている。
【００３４】
一方、図６（ａ）において、入力軸１が正回転すると、上記各実施形態１、２又は３に係る変速装置の場合と同様、移動部材２３の下降により、スラストベアリング３１を介して、弾性中間ローラ３８の上面が押圧される。このように弾性中間ローラ３８の上面が押圧されることにより、弾性中間ローラ３８の回転中心と中間ローラ軸３６の軸心とが平行になる。これにより、図６（ｂ）に示すように、弾性中間ローラ３８の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、弾性中間ローラ３８を介して、出力軸６に伝達される。
【００３５】
ところで、上記各実施形態１、２、３又は４に係る変速装置では、入力軸１の正逆回転により、押圧スリーブ２１を介して、移動部材２３を上下動させるように構成している。この移動部材２３を上下動する手段としては、電磁石（アクチェータ）、加熱冷却により変形する形状記憶合金、モータ等の、動作ストロークが制御可能な動力源であってもよい。このような動力源を用いて移動部材２３を上下動する構成とした変速装置では、上記移動部材２３が入力軸１の正逆回転によらずに上下動されるようになる。従って、このような動力源を用いた変速装置では、そのままの構成で、上記外輪６ａの回転を、弾性中間ローラを介して、中心ローラ１ａに伝達することにより増速機として機能させることが可能となる。
なお、各実施形態１、２、３又は４に係る変速装置を増速機として機能させる場合には、その外輪６ａの回転軸６を上記環状空間に延出させ、この回転軸６の延出部に、上記押圧スリーブ２１及び移動部材２３を配設した構成とする。つまり、各実施形態１、２、３又は４に係る変速装置における移動部材２３を外輪６ａがわに、中間ローラ軸保持部材２４を中心ローラ１ａがわに位置させるように構成する。これにより、外輪６ａの回転軸６の正逆回転によって移動部材２３が上下動するようになり、この外輪６ａの回転が弾性中間ローラを介して中心ローラ１ａに伝達される増速機として機能するようになる。
【００３６】
（実施形態５）
実施形態５に係る変速装置は、図１０及び図１１に示した変速装置における入力軸１を、以下のように構成したものである。本実施形態５に係る変速装置は、入力軸１の正逆回転により、入力軸１の回転中心を変位させて、中間ローラ４の外周面を、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離させるように構成されている。
【００３７】
この変速装置は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、モータ５０の回転軸である入力軸１の自由端部の長さＬが、前述した変速装置のそれよりも長く形成されている。また、この変速装置の入力軸１は、自由端側の部位の直径φｄ１が、モータ５０の出力部の外径φｄ２よりも細く形成されている。つまり、この変速装置の入力軸１は、モータ５０寄りの大径部１ｃが、前記第１保持部材１１の延出部のベアリングで保持されており、中心ローラ１ａが小径部１ｄにより片持ち支持された構造になっている。
これにより、図１０に示したように、入力軸１が矢印方向に正回転している状態では、中間ローラ４が入力軸１と外輪６ａと間に食込む位置に移動する。そして、この中間ローラ４の移動に追従して中心ローラ１ａが下方に移動し、図７（ｂ）に示すように、入力軸１の小径部１ｄが鎖線で示す位置から実線で示す位置に撓むように変位する。これにより、各中間ローラ２，３，４の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、各中間ローラを介して、出力軸６に伝達される。
一方、上記状態から入力軸１が逆転あるいは停止すると、その小径部１ｄの撓みが復元され、入力軸１が図７（ａ）に示す初期位置に復帰する。これにより、中間ローラ４も初期位置に復帰して、各中間ローラの外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。
【００３８】
（実施形態６）
図８（ａ）、（ｂ）に、本実施形態６に係る変速装置の一例を示す。本実施形態６に係る変速装置は、実施形態５に係る変速装置の一部の構成要素を、以下の構成要素に置き換えたものである。具体的には、実施形態５に係る変速装置の入力軸１の替わりに、入力軸１の自由端側の部位に入力軸継ぎ手部４０を設けた入力軸１をも用いるようにしたものである。すなわち、この変速装置は、例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すように、その入力軸１の自由端側の部位に、ユニバーサルジョイントからなる入力軸継ぎ手部４０が設けられている。この入力軸継ぎ手部４０により、入力軸１の正逆回転時に、その軸心が自在に屈曲できるようになって、中心ローラ１ａが自由な方向に変位するようになる。
そして、図１０に示したように、入力軸１が矢印方向に正回転している状態では、中間ローラ４が入力軸１と外輪６ａと間に食込む位置に移動し、この中間ローラ４の移動に追従して中心ローラ１ａが下方に移動する。これにより、上記入力軸継ぎ手部４０の部位で、図８（ｂ）に示すように、入力軸１の軸心が鎖線で示す位置から実線で示す位置に屈曲する。この軸心の屈曲により、各中間ローラ２，３，４の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、各中間ローラを介して、出力軸６に伝達される。
一方、上記状態から入力軸１が逆転あるいは停止すると、その自由端側の部位の屈曲が復元され、入力軸１が図８（ａ）に示す初期位置に復帰する。これにより、中間ローラ４も初期位置に復帰して、各中間ローラの外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。
なお、ここでは、上記入力軸継ぎ手部４０としてユニバーサルジョイントを使用しているが、この入力軸継ぎ手部４０は、コイルスプリングを用いたスプリング継ぎ手や、ボール状のものを介して２軸が直交する方向で挟み込む自在継ぎ手、オルダム継ぎ手などでもかまわない。
【００３９】
（実施形態７）
図９（ａ）、（ｂ）に、本実施形態７に係る変速装置の一例を示す。本実施形態７に係る変速装置は、図１０及び図１１に示した変速装置における入力軸１を、その駆動用のモータ５０と一体的に変位するように構成したものである。つまり、この変速装置は、入力軸１の正逆回転によりモータ５０が変位することによって、弾性中間ローラ２７の外周面が、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離するように構成されている。
【００４０】
この変速装置は、図９（ａ），（ｂ）に示すように、上記モータ５０を保持するモータブラケット５１が、その長穴部５１ａに装着されたスライダーピン５２により、第１保持部材１１に対して変位自在に配設されている。このモータブラケット５１は、入力軸１が逆転あるいは停止している状態で、モータブラケット加圧ばね５３により、図９（ａ）に示すように、上方に変位している。
そして、図１０に示したように、入力軸１が矢印方向に正回転している状態では、中間ローラ４が入力軸１と外輪６ａと間に食込む位置に移動し、この中間ローラ４の移動に追従して上記モータブラケット５１が下方に移動する。これにより、図９（ｂ）に示すように、入力軸１がモータ５０とともに下降する。この入力軸１の下降により、各中間ローラ２，３，４の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、各中間ローラを介して、出力軸６に伝達される。
一方、上記状態から入力軸１が逆転あるいは停止すると、上記モータブラケット５１が、モータブラケット加圧ばね５３の弾性により、図９（ａ）に示す初期位置に復帰する。これにより、中間ローラ４も初期位置に復帰して、各中間ローラの外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。
ここで、上記モータブラケット５１は、支点を中心に円弧状に回転移動するような構成としてもよい。但し、モータブラケット５１の理想的な移動方向は、図１０（ａ）に示した線分Ａと、線分Ｂとが成す角度の２等分割線Ｃに沿った方向がよい。
【００４１】
上述のように、実施形態１に係る変速装置においては、入力軸１が所定時間だけ逆回転した後に停止される。この入力軸１が逆回転して停止した状態では、ピン２０が溝カム２２の下方側に位置し、押圧スリーブ２１が上昇した位置に臨む。また、この状態では、嵌合部材２９が弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａから離脱した位置に臨む。このように弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａから嵌合部材２９が離脱した状態では、弾性中間ローラ２７が初期の形状に復帰し、弾性中間ローラ２７の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面から離間する。一方、入力軸１が正回転すると、その周面に植設されているピン２０が上記押圧スリーブ２１の溝カム２２に沿って移動して、押圧スリーブ２１が変速装置の下方に変位する。この押圧スリーブ２１の変位により、移動部材２３が下降し、嵌合部材２９が弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａに嵌合する。この嵌合部材２９の弾性中間ローラ２７の嵌合孔２７ａへの嵌合により、弾性中間ローラ２７の外周面が法線方向に膨張する。この弾性中間ローラ２７の膨張により、弾性中間ローラ２７の外周面が中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に圧接し、入力軸１の回転が、弾性中間ローラ２７を介して、出力軸６に伝達される。このように、この変速装置においては、入力軸１の正逆回転により、弾性中間ローラ２７の外周面が、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離される。従って、この変速装置では、長期間停止した状態でも弾性中間ローラ２７の外周面がクリープ変形しないので、その回転駆動時における角速度変動が少なくなる。また、この変速装置においては、移動部材２３の上下動作により弾性中間ローラ２７の外周面を法線方向に膨張・圧縮させるというローコストで、且つ省スペースな構成により、弾性中間ローラ２７のクリープ変形を防止できる。
また、実施形態２乃至４に係る変速装置においては、その弾性中間ローラ３３、３５、３８が、実施形態１に係る変速装置の弾性中間ローラ２７よりも薄肉化された構成になっている。従って、これらの変速装置では、その弾性中間ローラ３３、３５、３８ｇが、経時劣化や温度依存性等の物性値の変化に対して安定するようになるという効果がある。
また、実施形態５及び６に係る変速装置においては、入力軸１の回転中心が変位されることにより、中間ローラ４の外周面が、中心ローラ１ａの外周面及び外輪６ａの内周面に対して接離される。従って、これらの変速装置では、入力軸１の回転方向の切換だけで中心ローラ１ａと中間ローラ４との法線方向の接触圧力を加減でき、よりシンプルな構成により、中間ローラ４のクリープ変形を防止できるようになる。
また、実施形態７に係る変速装置においては、実施形態５及び６に係る変速装置のように、入力軸１の自由端部の長さＬを長くし且つ小径化したり、自由端側の部位に入力軸継ぎ手部４０を設けたりする必要がなくなる。従って、この変速装置では、省スペースな構成により、中間ローラ４のクリープ変形を防止できるようになる。また、この変速装置では、実施形態５に係る変速装置のように、入力軸１の撓みによる反発弾性が加わることがないので、中心ローラ１ａと中間ローラ４との接触圧が更に低減されるという効果がある。
また、上記各実施形態に係る変速装置は、画像形成装置の感光体ドラム１００や中間転写ベルト２００等の回転体を駆動する駆動手段の変速装置として用いることができる。この変速装置を用いた画像形成装置は、その回転体の回転時における角速度変動が少なくなるので、主走査方向のピッチむらが少ない良好な画像を得ることができるようになる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、中間ローラのクリープ変形を防止でき、第１の回転軸の回転運動を第２の回転軸に、または第２の回転軸の回転運動を第１の回転軸に、角速度変動なく正確に伝達することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変速装置が適用される画像形成装置の概略構成図。
【図２】上記画像形成装置の中間転写体の概略平面図。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図５】（ａ）は、本発明の実施形態３に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図６】（ａ）は、本発明の実施形態４に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図７】（ａ）は、本発明の実施形態５に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図８】（ａ）は、本発明の実施形態６に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図９】（ａ）は、本発明の実施形態７に係る変速装置の停止時の概略構成図。
（ｂ）は、この変速装置の回転時の概略構成図。
【図１０】従来の変速装置の概略正面図。
【図１１】従来の変速装置の概略断面図。
【符号の説明】
１ 第１の回転軸（入力軸）
１ａ 中心ローラ
１ｂ 入力軸テーパー部
１ｃ 入力軸大径部
１ｄ 入力軸小径部
１ｅ 入力軸元部
１ｆ 入力軸先部
２，３，４ 中間ローラ
２ａ，３ａ，４ａ 支軸
５ ベアリング
６ 第２の回転軸（出力軸）
６ａ 外輪
６ｂ 外輪テーパー部
７ 案内溝
８ 押圧部材
９ 圧縮ばね
１０ 本体ケース
１１ 第１保持部材
１２ 第２保持部材
１３ ボス
２０ ピン
２１ 押圧スリーブ
２２ 溝カム
２３ 移動部材
２４ 中間ローラ軸保持部材
２５ 中間ローラ軸
２６ 止め環
２７ 弾性中間ローラ
２７ａ 嵌合孔
２８ すべり軸受け
２９ 嵌合部材
３０ コイルスプリング
３１ スラストベアリング
３２ａ，３２ｂ 押圧部材
３３ 弾性中間ローラ
３４ａ，３４ｂ 押圧部材
３５ リング状弾性中間ローラ
３６ 中間ローラ軸
３６ａ 中間ローラ軸小径部
３６ｂ 中間ローラ軸テーパー部
３６ｃ 中間ローラ軸大径部
３７ 中間ローラ芯部材
３７ａ 芯部材軸受部
３７ｂ 芯部材テーパー部
３８ 弾性中間ローラ
４０ 入力軸継ぎ手部
４２ ねじ
４３ 本体フレーム
５０ モータ
５１ モータブラケット
５１ａ モータブラケット長穴部
５２ スライダーピン
５３ モータブラケット加圧ばね
Claims (5)
- 正逆回転自在に軸支された第１の回転軸に共軸一体に設けられた中心ローラと、
正逆回転自在に軸支された第２の回転軸に共軸一体に設けられた外輪と、
上記中心ローラの外周面と上記外輪の内周面とで形成される環状空間に回転自在に配設された少なくとも１個の中間ローラとを備え、
上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の一方の回転が、上記中間ローラを介して他方の回転軸に伝達されるように構成された変速装置において、
上記中間ローラを弾性体で形成するとともに、該中間ローラと同軸上でスラスト方向移動自在であり、かつ該中間ローラに対する係合によって該中間ローラの外径を膨張させることが可能な係合部材を設け、該係合部材のスラスト方向の位置によって、上記中間ローラが、上記中心ローラ及び上記外輪と駆動伝達可能に接触する状態と、上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方から離間する状態とを選択的に取り得るように構成し、
上記中間ローラが上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方から離間する状態をとるスラスト方向の位置へ向けて上記係合部材を常時付勢する付勢手段と、
上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の周面に設けられた係合部と、該係合部が係合するカム溝部を有し、かつ該係合部が設けられた回転軸に沿ってスラスト方向に移動可能な移動部材とを用いて、上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の正逆回転により、上記付勢手段の付勢とは逆の向きや付勢と同じ向きに該移動部材の移動に追従させて上記係合部材を移動させる移動手段とを設け、
上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の正回転時に、上記移動手段で、上記付勢手段の付勢に抗して付勢とは逆の向きに上記係合部材を移動させて、上記中間ローラを、上記中心ローラ及び上記外輪と駆動伝達可能に接触させ、
上記第１の回転軸もしくは上記第２の回転軸の逆回転時に、上記移動手段で、上記付勢手段の付勢と同じ向きに上記係合部材を移動させて、上記中間ローラを、上記中心ローラの外周面または上記外輪の内周面の少なくとも一方から離間させることを特徴とする変速装置。 - 請求項１の変速装置において、
上記係合部材は外周面がテーパ形状であり、
上記中間ローラは、上記係合部材が嵌合することにより外周面の外径が膨張し、該係合部材が離脱することにより外周面の外径が収縮する形状の嵌合孔を有していることを特徴とする変速装置。 - 請求項２に記載の変速装置において、
上記中間ローラは外周面がテーパ形状で、且つ内周面もテーパ形状であり、
上記係合部材の嵌合時に、該外周面の外径が膨張することにより上記中心ローラ及び上記外輪と線接触することを特徴とする変速装置。 - 請求項１の変速装置において、
上記係合部材は上記中間ローラを押圧する押圧部を有し、
上記中間ローラは、上記押圧部により押圧されることにより外周面の外径が膨張した状態と、該押圧部による押圧が解除されることにより外周面の外径が収縮した状態とに弾性変形することを特徴とする変速装置。 - 回転体を回転駆動するための変速手段を備えた画像形成装置において、
上記変速手段として、請求項１、２、３又は４の変速装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
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